Способ возбуждения лазеров на парах химических элементов

(51) Е ТЕНИ ИЕ ИЗОБ го ку СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕ Н НОЕ ПАТВЕДОМСТВО СССР(71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроенця "Оптика" Томского Филиала СО АН СССР и Институт оптики атмосферы Томского филиала СО АН СССР(54) (57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛАЗЕРОВНА ПАРАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, работающих в режиме саморазогрева, заИзобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, с оперативно управляемыми выходными параметрами лазерного излучения, которые найдут применение при лазерной обработке металлов, в устройствах записи графической информации, в навигационных устройствах и в устройствах для лазерного зондирования атмосферы.Известен способ возбуждения лазеров на парах химических элементов, заключающийся в формировании периодически повторяющихся цугов импульсов возбуждения переменной скважности. При таком способе возбуждения реализуется режим стабилизации средней клюцающийся в Формировании периодически повторяющихся импульсов возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью оперативного управления импульсной и средней мощностью генерации, передний фронт импульса возбуждения Формируют со спадом, при этом положение начала спада на переднем Фронте импульса меняют от значения, соответствующего порогу генерации, до максимального значения импульса, велицину глубины спада устанавливают не больше значения, соответствующего порогу генерации, а крутизну спада - сравнимой с крутизной переднего Фронта импульса возбуждения. мощности, но при этом невозможно реализовать оперативное управление импульсной мощностью и энергией в им" пульсе, не обеспецивается ждущий режим работы,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб возбуждения лазеров на парах химицеских элементов, работающих в режиме саморазогрева, основанный на формировании импульсно-периодицеско-разряда через гаэоразрядную труб(ГРТ). Сущность указанного способа заключается в следующем. Через ГРТ Формируются периодически повторяющиеся импульсы возбуждения при высоких частотах следования 10 кГц, При этом, вопервых, за счет выделяемой при раз 1160908ее наращивают до необходимого значения. уровень генерации определяется в этом случае передним фронтом импульса возбундения до спада, а максимальная амплитуда имгульса воэбуж" дения будет ответственна за разогрев.Задавая амплитуду до спада от минимальной (пороговоЙ) до максимальноЙ амплитуды импульса возбуждения, т.е. меняя положение начала спада на переднем Фронте импульса возбуждения, можно осуществить плавную регулировку энергии импульса генерации и им 50 ряде, нергии происходит разогрев активного объема до рабочих темпратур,и во-вторых, на переднем фронте возбуждающих импульсов создается инверсная заселенность лазерных уровней.Однако указанный способ возбуждения не позволяет осуществить опера"тивную регулировку выходных параметров саморазогревного лазера на параххимических элементов,Целью изобретения является оперативное управление импульсной и средней мощностью генерации.Поставленная цель достигается тем, 15что в способе возбуждения лазеров напарах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, заключающемся в формировании периодически повторяющихся импульсов возбуждения,передний ронт импульса возбужденияФормируют со спадом; при этом положение начала спада на переднем фронте импульса меняют от значения, соответствующего порогу генерации, до 25максимального значения импульса, ве"личину глубины спада устанавливаютне больше значения, соответствующегопорогу генерации, а крутизну спадасравнимой с крутизноЙ переднего Фрон- ЭОта импульса возбуждения.Для получения генерации на парахметаллов к активному объему рабочейсреды, имеющей определенную (в за висимости от рода химического элемента) Э 5рабочую температуру, необходимо приложить импульс возбундения, амплитудакоторого обеспечит инверсную заселенность лазерного уровня по отношениюк метастабильному (т.е, амплитуда импульса возбуждения должна превыситьнекоторую пороговую величину), По достинении порогового значения и переддальнейшим наращиванием амплитуды импульса возбуждения на некоторое время прекращается ее увеличение, затем пульсной мощности от нуля до максимальной, при этом температура рабочего объема ГРТ будет постоянной.На фиг. 1 изображен случай, когда начало спада находися на вершине импульса возбуждения, весь передний Фронт участвует в возбуждении паров металла и обеспечивается максимальная величина импульса генерации; на фиг,2 изображен случай, когда начало спада (или, что то же, значение амплитуды, при которой начинается спад) находится между значениями пороговой амплитуды и максимальной амплитуды, Амплитуда импульса генерации при этом меньше, чем в первом случае; на Фиг,3 изображен тот случай, когда спад начинается на уровне пороговой амплитуды. Генерации в этом случае нет, но обеспечен ждущий режим работы.Во всех рассмотренных случаях температура активного объема будет постоянной, так как площадь импульса возбуждения практически не меняется. Таким образом, изменяя от импульса к импульсу значение амплитуды на переднем фронте импульса возбуждения, при которой начинается спад, можно регулировать величину амплитуды генерации (импульсной мощности) и энергии импульса генерации (средней мощности) от нуля до максимально возможного значения.Экспериментальная проверка способа проводилась с лазером на парах меди. ГРТ имела рабочий газоразрядный объем диаметром 20 мм и длиной 500 мм. Че" рез ГРТ формировались импульсы возбуждения (напряжения) 1 длительностью 400 нс при амплитуде импульса тока 200 А и крутизне переднего фронта импульса напряжения 50 нс, На переднем фронте импульса возбундения после достижения пороговой амплитуды на некоторое время ( 15 нс) прекращалось дальнейшее наращивание амплитуды и затем шло дальнейшее наращивание ее до максимальной, Причем значение амплитуды, при котором начиналось пре" кращение дальнейшего ее наращивания, от импульса к импульсу, менялось от порогового значения (А) до максимального (Ао, ), При этом изменение амплитуды тока составило м 0,1 максимальной амплитуды импульса тока;.И при изменении положения начала спа" да на переднем Фронте импульса тока от максимального значения амплитуды5 1160908 , , бимпульса тока до половины его сред- таких лазеров в технологических устаняя мощность генерации 2 изменялась новках, в системах зондирования, от максимального значения (2 Вт) до спектроскопии, связи, в медицине, нуля. Частота импульсов при этом сос- навигации и других областях науки и тавляла 7 кГц. техники, Так, например, в технологииПрименение данного способа позво- изготовления печатных плат микросхем лит достаточно простым путем реализо- применяются лазеры на парах меди, вать режим оперативного управления которые должны работать с управляевыходными параметрами лазеров на па О мой энергией генерации в каждом имрах металлов и расширить применение пульсе.1 мокс фиг.г Фи СоставительРедактор Т,Варганова Техред М.Моргентал Корректор М.Самборска Заказ 1090 ВНИИПИ Госуда Тира Подписноеета по изобретениям и открытияма, Ж, Раушская наб., д. 4/5 венного коми 113035, Моск ри ГКНТ ССС е е и вже т ще жЩ ж оизводственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгоро Гагарина, 101